CN203007100U - 一种污水污泥自热高温好氧处理装置 - Google Patents

Abstract

一种污水污泥自热高温好氧处理装置。预浓缩装置（1）出口端与热交换器（2）的冷污泥进口端由第一输泥管（6）连通，第一输泥管上有第一污泥泵（6a）；热交换器（2）的升温后污泥出口端与自热高温好氧消化反应器（3）由第二输泥管（7）连通；自热高温好氧消化反应器（3）出口端与热交换器（2）的热污泥进口端由第三输泥管（8）连通，第三输泥管上设有第二污泥泵（8a）；热交换器（2）的降温后污泥出口端与脱氮反应器（4）进口端由第四输泥管（9）连通；脱氮反应器（4）出口端与污泥脱水装置（5）进口端由输出管（10）连通，输出管上有第三污泥泵（10a）；设有异味处理装置（11）及引风管（12）和引风机（12a）。

Description

一种污水污泥自热高温好氧处理装置

技术领域

    本实用新型涉及污水污泥的处理，具体为一种污水污泥自热高温好氧消化处理装置。

背景技术

随着我国城镇污水处理能力不断增长，污水处理产生的剩余污泥量也随之不断增加。污水处理过程产生的剩余污泥包括初沉池污泥和二沉池污泥，其中二沉池约占80%以上。为满足污泥后续处置的要求，在对污泥的处理过程中，需对污泥进行减量，减量方式包括降低含水率而减少污泥的体积和去除污泥中的有机物而减少污泥本身的质量（体积）。

污水污泥的生物减量处理有厌氧、兼氧或好氧消化几种方式。好氧消化处理技术，即通过降低污泥中有机物的含量而减少污泥本身的质量（体积），然后采用污泥脱水装置进行脱水处理，通过降低含水率而减少污泥的体积。200910115351.6号申请文件公开了一种兼氧处理方法，包括污泥提升系统、兼氧消化池、微滤膜组件、曝气系统四个部分。

在好氧消化处理的方式中，有一种自热高温好氧消化技术及装置。自热高温好氧消化技术即是在好氧条件下，自行筛选的嗜热菌将污泥中有机物（主要为污水处理的微生物）分解为二氧化碳、水、氨氮，因为高温好氧消化反应为放热反应，在没有外加热源的情况下，自主升温，随着反应的进行，系统温度升高，消化反应温度高达45℃～65℃，并通过保温措施可维持在55℃左右，在此温度条件下，嗜热菌活性较高，降解有机物的能力较强，污泥中的微生物和有机物逐渐被降解，大部分有机物被去除，从而达到减少污泥本身质量的目的。与其他生物处理技术相比，自热高温好氧消化技术具有停留时间短、启动快、投资少、运行稳定、病原菌灭活效果好、易于管理等优点。适合于中小型污水处理厂的污泥处理。200410066202.2号专利文献公开了一种“污泥高温好氧消化装置”，该装置包括消化池、由污泥循环管、污泥循环泵和污泥流量计构成的污泥循环系统、由曝气管、曝气泵和气体流量计构成的污泥曝气系统、污泥消泡管、污泥液位观察管及各管路控制阀门等。

现有高温好氧消化处理技术存在的不足是：

1、由于经高温好氧消化处理后的污泥含水率高达90%，为满足污泥处置的要求，需再进行脱水处理，而在高温好氧消化反应过程中，由于高温使得细胞破裂发生溶胞作用后与细胞分泌物一起形成的主要由蛋白质和多糖组成的胞外聚合物粘性大，且嗜热菌菌体呈现高负电性，而导致污泥脱水性能变差，造成经脱水处理后的污泥含水率仍然较高，因此污泥减量效果不明显，且污泥含水率高不利于对污泥的后续处置；

2、在高温好氧消化过程中，由于污泥中的有机氮转化为氨氮，因反应器内温度高，硝化菌不能存活，没有硝化作用，污泥高温好氧消化产生的氨氮浓度高达1200mg/L，部分氨氮随着曝气后的释放气排出，形成异味气体，影响环境，容易引起二次污染；

3、由于大部分氨氮存在于消化后的污泥中，在后续的脱水处理过程中，则形成含高氨氮的废液，回流到污水处理系统后的高氨氮废液将影响污水处理系统的正常运行，导致污水处理后的氨氮指标难以稳定地达到要求。

发明内容：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提出一种污水污泥自热高温好氧处理装置，本实用新型通过自热高温好氧消化处理而减少污泥本身的质量（体积）的同时，可改善或提高经高温好氧消化处理后的污泥脱水性能，提高污泥脱水处理效果，从而提高污泥减量效果。

本实用新型的技术方案参见图1，包括预浓缩装置1、热交换器2、自热高温好氧消化反应器3、脱氮反应器4、污泥脱水装置5；

所述预浓缩装置1的出口端与热交换器2的冷污泥进口端由第一输泥管6连通，第一输泥管6上设有第一污泥泵6a；所述热交换器2的升温后污泥出口端与自热高温好氧消化反应器3由第二输泥管7连通；所述自热高温好氧消化反应器3的出口端与热交换器2的热污泥进口端由第三输泥管8连通，第三输泥管8上设有第二污泥泵8a；所述热交换器2的降温后污泥出口端与脱氮反应器4的进口端由第四输泥管9连通；脱氮反应器4的出口端与污泥脱水装置5的进口端由输出管10连通，输出管10上设有第三污泥泵10a。

进一步的是：

设有异味处理装置11及引风管12，引风管12上设有引风机12a，所述自热高温好氧消化反应器3内腔和脱氮反应器4内腔分别与引风管12的进口端连通，引风管12的出口端与异味处理装置11的进口端连通。

本实用新型的工作原理如下：

污水处理过程产生的污泥经预浓缩装置1进行前置脱水浓缩后，由第一污泥泵6a提升并经由热交换器2后进入自热高温好氧反应器3，在循环系统的循环搅拌和曝气系统的供氧条件下，自行筛选的嗜热菌以污泥中的原有微生物和有机物为底物大量繁殖，使原有微生物细胞发生溶胞作用并被降解，大部分原有微生物和有机物则被去除，而产生二氧化碳、水、氨氮和胞外聚合物等，pH值升高，因为好氧消化反应为放热反应，系统温度升高，在保温条件下，温度可达55℃，原污泥中的病原菌被灭活；

经高温好氧消化后具有较高温度的污泥，通过第二污泥泵8a及第三输泥管8，由自热高温好氧消化反应器3进入热交换器2进行热能交换，一是降低污泥的温度，以满足后续脱氮反应处理的温度要求；二是回收热能，充分利用污泥在自热高温好氧消化反应过程中产生的热能，对进入自热高温好氧消化反应器3的污泥进行前置加热升温，以利于自热高温好氧消化反应器的稳定运行，而获得良好的好氧消化反应效果；

经热交换器2降温后的污泥，经第四输泥管9进入脱氮反应器4内进行脱氮处理，将好氧消化反应过程产生的高浓度氨氮进行硝化与反硝化反应，将氨氮转化为氮气排放；同时将自热高温好氧消化反应器中产生的未完全降解的胞外聚合物等有机物进一步分解，同时在脱氮反应器的条件下，嗜热菌的活性受到抑制，并处于内源呼吸阶段，减少了含负电性的物质，以改善或提高污泥的脱水性能；

经脱氮反应器4脱氮处理后并使脱水性能得以提高的污泥，由第三污泥泵10a及输出管10进入污泥脱水装置5进行脱水处理，脱水处理后的污泥及废液则另行处置。

通过引风管12及引风管12a，将自热高温好氧消化反应器3和脱氮反应器4产生的含氨氮异味气体进行收集，并经异味处理装置11去除异味后排放。

与现有技术比，本实用新型具有以下技术效果：

1、由于设置了脱氮反应器4，通过对自热高温好氧消化处理后的污泥进行脱氮反应，将好氧消化处理过程产生的高浓度氨氮进行硝化与反硝化反应，将氨氮转化为氮气排放；同时将自热高温好氧消化反应器中产生的未完全降解的胞外聚合物等有机物进一步分解，同时在脱氮反应器的条件下，嗜热菌的活性受到抑制，并处于内源呼吸阶段，减少了含负电性的物质，以改善或提高污泥的脱水性能，提高污泥脱水处理效果，从而提高污泥减量效果，并有利于后续的污泥处置。

2、由于脱氮反应器4有效去除了高温消化处理过程中产生的氮氨，避免脱水处理中产生含高氨氮的废液对污水处理系统的影响，有利于提高污水处理系统的处理效率。

3、由于设置了热交换器2，通过热能交换，一是降低污泥的温度，满足后续脱氮反应处理所需的温度要求，二是回收热能，充分利用污泥在自热高温好氧消化反应过程中产生的热能，对进入自热高温好氧消化反应器3的污泥进行前置加热升温，有利于维持自热高温好氧消化反应器的高温状态，促进好氧反应的稳定运行。

4、通过所设置的异味处理装置11，去除自热高温好氧消化反应器3和脱氮反应器4产生的异味，有效降低异味对环境的影响，避免产生二次污染，有利于环境保护。

本实用新型具有的其它技术效果将在具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型技术方案的结构示意图，确定为摘要附图；

图2为自热高温好氧消化反应器3的结构示意图；

图3为脱氮反应器4的结构示意图。

具体实施方式

参见附图。本实用新型包括预浓缩装置1、热交换器2、自热高温好氧消化反应器3、脱氮反应器4、污泥脱水装置5；

所述预浓缩装置1的出口端与热交换器2的冷污泥进口端由第一输泥管6连通，第一输泥管6上设有第一污泥泵6a；所述热交换器2的升温后污泥出口端与自热高温好氧消化反应器3由第二输泥管7连通；所述自热高温好氧消化反应器3的出口端与热交换器2的热污泥进口端由第三输泥管8连通，第三输泥管8上设有第二污泥泵8a；所述热交换器2的降温后污泥出口端与脱氮反应器4的进口端由第四输泥管9连通；脱氮反应器4的出口端与污泥脱水装置5的进口端由输出管10连通，输出管10上设有第三污泥泵10a。

所述预浓缩装置1采用现有的转鼓式污泥浓缩机或机械加速浓缩机等，对含水率高达99%的污泥进行适当浓缩，将污泥的含水率降至93%～95%，增加污泥浓度，以利于提高好氧消化反应速度，使污泥好氧消化反应放热可产生相应的高温，并相对减少反应器容积。

热交换器2采用现有的管壳式热交换器,实现热污泥与冷污泥的热能交换。

自热高温好氧消化反应器3为封闭式壳体状结构，参见图2，设有消化反应曝气系统13、消化反应搅拌系统14和消化反应消泡机构15；消化反应曝气系统13包括第一鼓风机13a，第一鼓风机13a的出口端连接输气管13b，输气管13b另一端与位于自热高温好氧消化反应器3内下部的曝气管件13c连通，曝气管件13c设有若干曝气孔；消化反应搅拌系统14包括第一循环泵14a，第一循环泵14a进口端与吸入管14b的一端连接，吸入管14b的另一端与自热高温好氧消化反应器3内腔相通，第一循环泵14a出口端连接回泥管14c，回泥管14c的另一端与位于自热高温好氧消化反应器3内的搅拌管件14d连接，搅拌管件14d上设有若干流态状污泥的喷嘴；通过第一循环泵14a将自热高温好氧消化反应器3内的流态状污泥通过回泥管14c输送至搅拌管件14d内，并由搅拌管件14d上的喷嘴喷出而对高温好氧消化反应过程中的污泥进行搅拌，运行中，对污泥的搅拌和曝气同时进行；消化反应消泡机构15包括消泡污泥管15a，消泡污泥管15a的出口端与位于自热高温好氧消化反应器3内上部的消泡管件15b连接，消泡管件15b上设有若干流态状污泥的喷头，图2所示中，消泡污泥管15a的进口端与第一循环泵14a出口端的回泥管14c连接，消泡污泥管15a上设有控制阀15c，运行中，定期开启控制阀15c，流态状污泥即进入消泡管件15b，由消泡管件15b上的喷头喷出而进行消泡。实施中，对自热高温好氧消化反应器外壳和所有外接管道进行保温处理。

采用已有的高温好氧消化技术对经热交换器2前置加热升温的污泥进行消化反应处理。污泥在自热高温好氧消化反应器内进行搅拌和曝气状态下，污泥中原已存在的嗜热菌在此条件下以活性污泥中的微生物和其它有机物为底物而大量繁殖，成为主要优势菌种，不需另外投加专用菌种；污泥中原用于处理污水的微生物细胞在高温条件下发生溶胞作用，同时在高温条件下，嗜热菌活性较高，降解有机物的能力较强，原有的微生物细胞和有机物逐渐被降解，大部分转化成二氧化碳、水、氨氮，同时产生胞外聚合物；实验数据表明，污泥在自热高温好氧消化反应器3内停留一段时间后污泥中总固体减少35%～45%，挥发性有机物成分减少50%～60%。

脱氮反应器4为封闭式壳体状结构，参见图3，设有脱氮反应曝气系统16、脱氮反应搅拌系统17和脱氮反应消泡机构18。所述脱氮反应曝气系统16包括第二鼓风机16a，第二鼓风机16a出口端连接空气管16b，空气管16b另一端与位于脱氮反应器4内下部的曝气管构件16c连接；所述脱氮反应搅拌系统17包括第二循环泵17a，第二循环泵17a进口端连接吸入管件17b，吸入管件17b另一端与脱氮反应器4的内腔相通，第二循环泵17a出口端连接回泥管件17c，回泥管件17c的出口端与位于脱氮反应器4内下部的搅拌管构件17d连接，搅拌管构件17d上设有若干流态状污泥的喷嘴，所述曝气管构件16c由若干连通件19与搅拌管构件17d连通；根据运行需要，一种工作状态是，脱氮反应曝气系统16与脱氮反应搅拌系统17同时运行，曝气气体与搅拌管构件17d内的搅拌污泥混合，使搅拌污泥呈射流状态对脱氮反应器4内的污泥进行循环搅拌并曝气，另一种工作状态是只运行脱氮反应搅拌系统17，脱氮反应曝气系统停止曝气，搅拌管构件17d内的搅拌污泥则单独对脱氮反应器4内的污泥进行循环搅拌；所述脱氮反应消泡机构18包括消泡污泥管件18a，消泡污泥管件18a出口端与位于脱氮反应器4内上部的消泡管构件18b连接，消泡管构件18b上设有若干流态状污泥的喷头，图3所示，消泡污泥管件18a的进口端与第二循环泵17a出口端的回泥管件17c连接，消泡污泥管件18a上设有阀18c；运行中，定期开启阀18c，流态状污泥即进入消泡管构件18b，由消泡管构件18b上的喷头喷出而进行消泡。运行中，在硝化阶段，污泥搅拌和曝气同时进行，在反硝化阶段，只进行搅拌，不曝气。具体实施中，当采用一个脱氮反应器运行时，上述两个过程交替运行，当采用两个脱氮反应器时，两个脱氮反应器则交替运行。

脱氮分为硝化和反硝化两个过程，污泥温度降到所需要的范围后，进入脱氮反应器内的污泥在循环搅拌和曝气条件下，在硝化菌的作用下进行硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，同时降解污泥中在高温好氧硝化过程产生的胞外聚合物等有机物，降低污泥中高粘性物质的含量，同时在脱氮反应器的条件下，嗜热菌的活性受到抑制，并处于内源呼吸阶段，减少了含负电性的物质，以改善或提高污泥的脱水性能；在循环搅拌、停止曝气条件下，在反硝化菌的作用下，将亚硝酸盐和硝酸盐转化为氮气，实现氨氮的去除。脱氮反应过程的最佳温度为30℃～35℃。实验数据表明，经脱氮反应后，高温好氧消化产生的高氨氮得到降解，浓度可降至400mg-500mg/L。

污泥脱水装置5用于脱氮后的污泥脱水，污泥脱水装置可为现有的带式压滤机或离心脱水机。实验数据表明，脱水处理后的污泥含水率为60%～70%，有效地减少了污泥体积，有利于污泥的后续处置。

设有异味处理装置11及引风管12，引风管12上设有引风机12a，所述自热高温好氧消化反应器3内腔和脱氮反应器4内腔分别与引风管12的进口端连通，引风管12的出口端与异味处理装置11的进口端连通。运行中，通过引风机12a及引风管12，将自热高温好氧消化反应器3内和脱氮反应器4内产生的异味气体送入异味处理装置11，对异味气体进行去除异味的净化处理。异味处理装置11采用常规的喷淋塔和生物过滤塔组合设备。

本实用新型具体实施方式中所描述的各种实施结构及对本实用新型技术方案的其它任何变形结构均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种污水污泥自热高温好氧处理装置，包括预浓缩装置（1）、自热高温好氧消化反应器（3）、污泥脱水装置（5），其特征是设有热交换器（2）和脱氮反应器（4）；

所述预浓缩装置（1）的出口端与热交换器（2）的冷污泥进口端由第一输泥管（6）连通，第一输泥管（6）上设有第一污泥泵（6a）；

所述热交换器（2）的升温后污泥出口端与自热高温好氧消化反应器（3）由第二输泥管（7）连通；

所述自热高温好氧消化反应器（3）的出口端与热交换器（2）的热污泥进口端由第三输泥管（8）连通，第三输泥管（8）上设有第二污泥泵（8a）；

所述热交换器（2）的降温后污泥出口端与脱氮反应器（4）的进口端由第四输泥管（9）连通；

所述脱氮反应器（4）的出口端与污泥脱水装置（5）的进口端由输出管（10）连通，输出管（10）上设有第三污泥泵（10a）。

2.根据权利要求1所述的一种污水污泥自热高温好氧处理装置，其特征是设有异味处理装置（11）及引风管（12），引风管（12）上设有引风机（12a），所述自热高温好氧消化反应器（3）内腔和脱氮反应器（4）内腔分别与引风管（12）的进口端连通，引风管（12）的出口端与异味处理装置（11）的进口端连通。

3.根据权利要求2所述的一种污水污泥自热高温好氧处理装置，其特征是设有脱氮反应曝气系统（16）、脱氮反应搅拌系统（17）和脱氮反应消泡机构（18）。

4.根据权利要求3所述的一种污水污泥自热高温好氧处理装置，其特征是：

所述脱氮反应曝气系统（16）包括第二鼓风机（16a），第二鼓风机（16a）出口端连接空气管（16b），空气管（16b）另一端与位于脱氮反应器（4）内下部的曝气管构件（16c）连接；

所述脱氮反应搅拌系统（17）包括第二循环泵（17a），第二循环泵（17a）进口端连接吸入管件（17b），吸入管件（17b）另一端与脱氮反应器（4）的内腔相通，第二循环泵（17a）出口端连接回泥管件（17c），回泥管件（17c）的出口端与位于脱氮反应器（4）内下部的搅拌管构件（17d）连接，搅拌管构件（17d）上设有若干喷嘴；

所述曝气管构件（16c）由若干连通件（19）与搅拌管构件（17d）连通；

所述脱氮反应消泡机构（18）包括消泡污泥管件（18a），消泡污泥管件（18a）出口端与位于脱氮反应器（4）内上部的消泡管构件（18b）连接，消泡管构件（18b）上设有若干喷头，消泡污泥管件（18a）进口端与第二循环泵（17a）出口端的回泥管件（17c）连接，消泡污泥管件（18a）上设有阀（18c）。

5.根据权利要求1-4的任一一种污水污泥自热高温好氧处理装置，其特征是设有消化反应曝气系统（13）、消化反应搅拌器（14）和消化反应消泡机构（15）。

6.根据权利要求5所述的任一一种污水污泥自热高温好氧处理装置，其特征是：

所述消化反应曝气系统（13）包括第一鼓风机（13a），第一鼓风机（13a）的出口端连接输气管（13b），输气管(13b)另一端与位于自热高温好氧消化反应器（3）内下部的曝气管件（13c）连通，曝气管件（13c）设有若干曝气孔；

所述消化反应搅拌系统（14）包括第一循环泵（14a），第一循环泵（14a）进口端与吸入管（14b）连接，吸入管（14b）的另一端与自热高温好氧消化反应器（3）内腔相通，第一循环泵（14a）出口端连接回泥管（14c），回泥管（14c）另一端与位于自热高温好氧消化反应器（3）内的搅拌管件（14d）连接，搅拌管件（14d）上设有若干喷嘴；

所述消化反应消泡机构（15）包括消泡污泥管（15a），消泡污泥管（15a）的出口端与位于自热高温好氧消化反应器（3）内上部的消泡管件（15b）连接，消泡管件（15b）上设有若干喷头，消泡污泥管（15a）的进口端与第一循环泵(14a)出口端的回泥管(14c)连接，消泡污泥管(15a)上设有控制阀(15c)。

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